產(chan) 品分類

Products

技術文章/ ARTICLE

我的位置：首頁 > 技術文章 > 淺析MW級集裝箱式電池儲能技術研究

淺析MW級集裝箱式電池儲能技術研究

更新時間：2024-06-26

瀏覽次數：350

hth下载地址陳聰

【摘要】摘要：MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統(CBESS)是未來電網發展的重要支持，能夠有效提高電力係統的穩定性、可靠性和電能質量。綜述了MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統的研究現狀，詳細介紹了MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統的相關(guan) 概念和工作原理，全麵闡述了MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統的結構、設計、應用等方麵的特點和優(you) 勢，深入探討其發展前景和研究方向。

【關(guan) 鍵詞】MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統(CBESS)；集裝箱；智能電網；鋰電池

0引言

近年來國內(nei) 外MW級電池儲(chu) 能技術發展迅速，集裝箱式電池儲(chu) 能係統具有容量高、可靠性強、靈活性高、環境適應性強等優(you) 點，在電網係統具有廣泛的應用前景。鋰電池儲(chu) 能係統

相對其他儲(chu) 能電池較成熟，上下遊產(chan) 業(ye) 鏈配套完善，成本下降空間較大；同時,我國電力係統正處於(yu) 用電高峰期供電緊張、輸配電容量利用率低、有功無功儲(chu) 備短缺以及輸電效率低的狀況中。用戶側(ce) 也對負荷側(ce) 電能質量提出了更高的要求。這些問題都加速了儲(chu) 能技術的快速發展。

儲(chu) 能技術成為(wei) 發展和建設智能電網的關(guan) 鍵技術之一，其具有改善電網的低能質量，加大可再生能源的利用率。隨著新一代鋰電池材料的迅速發展，以及電池技術的進一步提高，使得鋰電池在儲(chu) 能方麵的應用有廣泛的空間。集裝箱式電池儲(chu) 能係統具有技術成熟、大容量、可移動、可靠性高、無汙染、噪音低、適應性強、可擴充、便於(yu) 安裝等優(you) 點，所以集裝箱儲(chu) 能係統作為(wei) 電力係統的儲(chu) 能電源，是未來儲(chu) 能的發展方向。

1.概念

MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統是以磷酸鐵鋰電池為(wei) 能量載體(ti) ，通過PCS進行充放電，實現與(yu) 電力係統的多種能量交換，並可接入多種供電模式，如光伏陣列、風能、柴油發電機與(yu) 電網等儲(chu) 能係統。儲(chu) 能係統的輸出可以上電並網、供應各種負載設備以及電動汽車充電機等。

分布式電源如柴油發電機、光伏發電、風力發電、電池儲(chu) 能係統等相對分散地接入低壓交流母線，然後通過升壓變壓器接入10kV或者更高電壓等級的電網，如圖1所示。微電網的主電源是儲(chu) 能係統或柴油發電機時，微電網有兩(liang) 種運行模式，作為(wei) 係統電壓或調頻參考：

（1）風儲(chu) 運行模式：儲(chu) 能電池係統通過恒頻、恒壓(V/F)控製策略，保持微電網係統電壓和頻率的穩定性。此種模式運行情況下，柴油發電機處於(yu) 靜止狀態，風能發電係統一般采用*大輸出功跟蹤控製策略，當風能輸出功率大於(yu) 負荷消耗功率，並且儲(chu) 能電池係統的荷電狀態(SOC)較高時，也需要運行在限功率狀態中。

（2）風柴儲(chu) 運行模式：柴油發電機(通過勵磁和調速控製)或風能發電機，建立微電網係統電壓和頻率參考，儲(chu) 能電池係統采用恒功率控製(PQ)策略，通過接收後台控製係統指令，接收對儲(chu) 能電池係統充/放電命。

2.設計

MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統包含鋰電池組、電池管理係統、能量轉換係統、控製係統等設備。其中技術核心是電池組、電池簇結構設計、電池係統熱設計、電池係統的保護技術、電池管理係統等。

MW級集裝箱儲(chu) 能係統由電池係統和能量轉換係統組成，電池係統含有磷酸鐵鋰電池模塊、電池管理係統和作為(wei) 直流短路保護和電路隔離熔斷開關(guan) ，所有的設備集中安裝在集裝箱內(nei) 。為(wei) 滿足容量輸出要求，若幹個(ge) 電池模塊連接成一個(ge) 電池簇，電池係統中的每一個(ge) 電池簇的直流輸出，連接到能量轉換係統，將DC-AC和AC-DC(雙向)，並控製功率。

圖2為(wei) MW級集裝箱儲(chu) 能係統的主要組成拓撲圖。

MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統完成新能源接入，並網控製、數據采集、遠程傳(chuan) 輸、無人值守等功能，與(yu) 傳(chuan) 統的儲(chu) 能電站相比，具有安裝調試簡單、外形美觀等特點，特別適用於(yu) 高海拔、嚴(yan) 寒、島嶼、荒漠等複雜環境的並網或離網儲(chu) 能係統應用需求。

3.結構

MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統是以40尺標準集裝箱為(wei) 載體(ti) ，內(nei) 置兩(liang) 台250kW儲(chu) 能能量轉換係統，將1MWh鋰電池係統、電池管理係統、儲(chu) 能監控係統、空調係統、消防係統、配電係統集中裝在一個(ge) 特製的箱體(ti) 內(nei) ，以實現高集成度、大容量、可移動的儲(chu) 能設備，具有隔熱、恒溫、消防阻燃、防風沙等特點，滿足各種環境使用。

MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統內(nei) 部包含電池係統、電池管理係統、能量轉換係統以及控製係統等。

如圖3所示：黑色部分為(wei) 電池室中有6個(ge) 電池簇並聯，灰色部分為(wei) 能轉換係統、空調係統和控製係統，紫色部分為(wei) 風道。圖4為(wei) 集裝箱電池係統內(nei) 部圖。

4.優(you) 勢

本文設計的MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統有可移動、靈活性強、可擴充、可拆卸等功能，不論從(cong) 商業(ye) 角度還是在技術角度都具有一定的實用價(jia) 值，此外，在軍(jun) 事領域和環境適應性

方麵都具有優(you) 勢。其主要特點有以下幾麵：

4.1模塊化設計：

國際標準化組織是標準的尺寸，允許遠洋運輸和公路運輸方便。它們(men) 可以懸掛在高架起重機上，船上，卡車和臨(lin) 時用地。

4.2堅固耐用的設計：

國際標準化組織在運輸過程中保護貨物，並將在能源儲(chu) 存係統的生命期內(nei) 提供良好的保護，免受天氣、運輸及其他環境的侵害。

4.3可移動性設計：

綜合比較其他儲(chu) 能電池，鋰電池儲(chu) 能技術的優(you) 勢在於(yu) 質量與(yu) 體(ti) 積，可移動性強，不受地域限製。

4.4靈活的基礎設計：

集裝箱是很容易適用任何所需的選擇。這包括空調，光伏，風機，通道門，電力電纜接入和其他等設備的接入。

5.應用

以1MWh儲(chu) 能係統作為(wei) 一個(ge) 單元，具有廣泛的適用性，可以通過多個(ge) 單元並聯組合擴充容量，具有較好的競爭(zheng) 優(you) 勢，也可接入新能源或作為(wei) 智能電網的分布式電源接入電網。

5.1新能源接入

由於(yu) 風能與(yu) 太陽能等新能源的特點是隨機性強、間歇性高，出力變化快，新能源直接並網，特別是大容量的接入電網，會(hui) 對電網的調度和控製產(chan) 生一定的影響，甚至會(hui) 幹擾電網的穩定性。通過電池儲(chu) 能係統與(yu) 可再生新能源聯合應用，將隨機變化的輸出功率轉換為(wei) 相對穩定的輸出，保證了電網係統的穩定性。

5.2備用電源

在偏遠地區、供電可靠性差或者有重要負荷的地區，MW級電池儲(chu) 能係統可作為(wei) 備用電源，為(wei) 發生故障的電網係統或者需要檢修時配電係統提供電源。MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統能夠運到一個(ge) 地區並提供本地化的電力來源。當惡劣氣候損壞公用電網係統，可用於(yu) 緊急救援；或可用於(yu) 尚未連接到電網的地區。MW級集裝箱式儲(chu) 能係統可以並入電網進行充電，也可配置新能源接入進行儲(chu) 能電能補給。

5.3微電網

微電網孤網運行時，分布式能源和用戶負荷的隨機性很大，很難保證發電用電的實時平衡，導致頻率波動範圍大，電壓波動劇烈。大容量、高效的電池儲(chu) 能技術可以抑製外部電網的幹擾，保證局部用戶的電能質量，並進一步實現微電網的平穩運行。

5.4電能質量

MW級集裝箱電池儲(chu) 能係統可連接到電網，從(cong) 而提供快速響應頻率調節電網的效用。

（1）可再生平滑：可用於(yu) 風力農(nong) 場和大型太陽能光伏陣列連接平滑輸出這些可再生能源係統。

（2）遠程軍(jun) 事行動：可用於(yu) 遠程軍(jun) 事行動沒有接入公用電網提供電力。MW級集裝箱式電池儲(chu) 能係統可以為(wei) 照明，通信和各種軍(jun) 事電子硬件提供電力。可移動性還可以提高使用的靈活性，拓展新的市場商業(ye) 模式，如短期可租賃性、臨(lin) 時增容、在建工程用電等，具有比較的發展空間

（3）其他：大容量電池儲(chu) 能技術還可以用於(yu) 提高配網電能質量。通過換流器提供動態無功補償(chang) ，提高係統電壓穩定性，應對電壓跌落問題；為(wei) 係統提供備用、調峰、電力係統穩定器等。

6.Acrel-2000ES儲(chu) 能櫃能量管理係統

6.1係統概述

hth下载地址儲(chu) 能能量管理係統Acrel-2000ES，專(zhuan) 門針對工商業(ye) 儲(chu) 能櫃、儲(chu) 能集裝箱研發的一款儲(chu) 能EMS，具有完善的儲(chu) 能監控與(yu) 管理功能,涵蓋了儲(chu) 能係統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現了數據采集、數據處理、數據存儲(chu) 、數據查詢與(yu) 分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在高級應用上支持能量調度,具備計劃曲線、削峰填穀、需量控製、防逆流等控製功能。

6.2係統結構

Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務器將儲(chu) 能櫃或者儲(chu) 能集裝箱內(nei) 部的設備接入係統。係統結構如下：